9广东省切换QCI优先级策略优化提升VoLTE视频感知案例.docx
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9广东省切换QCI优先级策略优化提升VoLTE视频感知案例
切换QCI优先级策略优化提升VoLTE
视频感知案例
2019年09月
【摘要】VoLTE视频通话接通时延短、语音质量清晰、可视化通话,VoLTE视频的推出是电信运营商抓住LTE市场机遇的必然选择。
VoLTE视频通话同时包含语音及视频业务传输,对对网络时延和速率均有较高要求。
在现网VoLTE语音(QCI=1)800M优先区域,如果网络参数设置不合理容易导致VoLTE视频用户视频画面不清晰、卡顿等情况。
本案例针对现网多频切换配置方案对VoLTE视频感知影响进行分析,提出从切换配置QCI优先级调整提升VOLTE视频感知的解决方案。
【关键字】VoLTE视频、频段差异化、QCI2切换优先级
【业务类别】参数优化、VoLTE
一、问题描述
前期广州开展全网VOLTE语音优化,结合不同区域覆盖最优频段,以簇为单位通过切换参数控制实现800M为最优频段、1.8G为最优频段、2.1G为最优频段三种多频切换参数策略,提升VOLTE用户在最优频段驻留时间。
图1:
广州全网不同簇覆盖最优频段
由于VOLTE视频通话需同时建立QCI1和QCI2承载,但现网没有对VOLTE语音和视频进行策略区分,并且QCI2切换配置优先级低于QCI1。
对于800M覆盖最优的簇,VOLTE语音采用基于业务切换至800M频段,实现语音与数据的业务分层;但VOLTE视频用户也会采用基于业务切换至小带宽的800M频段,由于800M频段带宽较小、且PRB利用率高于1.8G、2.1G会,会容易导致VOLTE视频用户画面不清晰、卡顿等现象。
基于业务切换至800M频段方案会可能引起VOLTE视频感知恶化,因此有必要在完成VOLTE语音切换精细优化后,进一步对VOLTE视频的切换策略进行区分调整。
图2:
VOLTE视频通话需建立QCI1和QCI2承载
二、分析过程
2.1无线承载QCI等级说明
EPS系统中,QoS控制的基本粒度是EPS承载(Bearer),即相同承载上的所有数据流将获得相同的QoS保障(如调度策略,缓冲队列管理,链路层配置等),不同的QoS保障需要不同类型的EPS承载来提供,在接入网中,空口上承载的QoS是由eNodeB来控制的,每个承载都有相应的QoS参数QCI(QoSClassIdentifier)。
根据QoS的不同,EPSBear可以划分为两大类:
GBR(GuranteedBitRate)和Non-GBR。
所谓GBR,是指承载要求的比特速率被网络“永久”恒定的分配,即使在网络资源紧张的情况下,相应的比特速率也能够保持。
相反的,Non-GBR指的是在网络拥挤的情况下,业务(或者承载)需要承受降低速率的要求。
由于Non-GBR承载不需要占用固定的网络资源,因而可以长时间地建立,而GBR承载一般只是在需要时才建立。
LTE中共有9种不同的QCI,在VOLTE业务中主要用到了QCI1、QCI2、QCI5,而普通的数据业务主要是QCI8/9。
不同QCI列表如下图,IMS信令使用QCI5,语音业务共使用QCI1、QCI5、QCI8/9,视频电话业务共使用QCI1、QCI2、QCI5、QCI8/9。
QCI
资源类型(ResourceType)
优先级(Priority)
时延
(PacketDelayBudget)
丢包率(PacketErrorLossate)
典型业务(ExampleServices)
1
GBR
2
100 ms
10-2
VOIP
2
4
150 ms
10-3
电话会议,会话视频(直播流媒体)
3
3
50 ms
10-3
实时在线游戏,实时工业监控
4
5
300 ms
10-6
非会话视频(缓冲流媒体)
5
Non-GBR
1
100 ms
10-6
IMS信令
6
6
300 ms
10-6
视频(缓冲流媒体)
7
7
100 ms
10-3
视频(直播流媒体),话音业务
10-6
交互式游戏
8
8
300 ms
10-6
E-Mail,MSN,QQ,WWW
P2P文件共享
9
9
300 ms
10-2
2.2VoLTE视频与语音通话异同
视频电话与语音通话过程基本相同,其中最主要的区别是需要建立QCI=1和QCI=2的承载,QCI=1传送语音,QCI=2传送视频,视频电话的信令截图如下,其中需要注意的是正常结束后会去激活两个承载。
图3:
VOLTE视频通话信令流程图
1、语音业务INVITE消息中,呼叫的原因为语音audio,只携带支持的语音编码格式,视频业务的INVITE中呼叫原因为视频video,并携带了主叫支持的视频编码格式。
2、视频业务需要建立两条业务承载,QCI=1和QCI=2,与3G视频电视只建立一个承载不同,同时视频业务释放时需要释放两条承载。
2.3VoLTE视频带宽需求计算
VoLTE视频业务主要采用H.264编码标准,H.264是ISO和ITU在MPEG-4技术的基础之上共同提出的数字视频编码标准,又称为MPEG-4AVC,具有高图像质量和高压缩效率的特点。
为满足不同应用对图像质量和计算复杂度的不同要求,H.264定义了21套的能力,被称为配置文件(Profile),下表是常用的4种Profile,每个profil支持一组特定的算法特征和限制的子集,任何遵守某个profile的解码器都应该支持与其相应的子集。
为进一步说明给定profile下,对解码器的处理能力和内存容量的要求,定义了等级(Level)的概念对应到一组参数(如取样速率、图像尺寸、编码比特率等),标准中采用语法成员(syntaxelement)来描述各种参数值的限制。
以720p视频为例:
(1)协议规定宏块尺寸是16x16bit=>水平宏块数=1280/16=80,垂直宏块数=720/16=45
(2)每帧宏块数=80*45=3600
(3)若帧率为30,每秒最大宏块数=3600*30=108000
(4)协议定义了在不同的级别(Level)下,最大的解码图片缓存区宏块数(MaxDpbMbs),以等级为3.1的720p视频为例,最大的解码图片缓存区宏块数为18000,最大存储帧数为5,计算公式:
最大存储帧数=min(floor(MaxDpbMbs/(水平宏块数*垂直宏块数)),16)。
通过上面分析可知,VOLTE视频的速率要在424kbps~2176kbps之间。
在网络空载情况下进行VOLTE视频通话速率验证如下:
MAC下行平均吞吐率966Kbps,MAC上行平均吞吐率883Kpbs。
按800M(5Mhz)上行吞吐率3.7mbps计算,单小区仅能保障4个用户视频质量。
图4:
VOLTE视频通话吞吐率验证
2.4现网切换策略容易将VoLTE用户转移至800M
前期广州开展全网VOLTE语音优化,结合不同区域覆盖最优频段,以簇为单位通过切换参数控制实现800M为最优频段、1.8G为最优频段、2.1G为最优频段分三个套场景的QCI=1切换参数策略,提升VOLTE用户在最优频段驻留时间。
800M最优频段区域:
采用基于业务切换至800M频段区域,由于QCI=1的切换配置优先级较QCI=2高,VOLTE视频用户在800M信号优于-102dBm时,会采用基于业务切换至小带宽的800M频段。
1.8G、2.1G最优频段的区域:
QCI=1的切换配置也会较QCI=8、9的切换配置,A2、A4、A5门限均相对更容易从1.8G/2.1G异频切换至800M频段。
广州现网QCI=1多频切换参数配置方案
广州现网QCI=8、9多频切换参数配置方案
广州QCI2的切换参数配置同异频切换参数组均为组0,与QCI8、9参数配置一致;而QCI1配置同异频参数组均为组1。
QCI1的切换配置优先级为1,QCI2的切换配置优先级为2。
协议上规定当UE建立了多个不同等级的QCI承载时,则选择最高优先级的QCI承载对应的切换参数。
因此VOLTE视频用户使用QCI1的切换策略,而QCI2的切换策略无法生效,根据QCI1的切换策略更容易切换至800M频段上。
广州现网QCI切换参数配置方案
QCI
同频切换参数组
异频切换参数组
切换配置优先级
1
1
1
1
2
0
0
2
8
0
0
8
9
0
0
8
以基于业务切换至800M频段区域为例,VOLTE视频用户先进行VOLTE语音通话建立QCI1,然后转VOLTE视频建立QCI2。
当邻区收到800M信号强度超过“基于负载的异频RSRP触发门限”-102dBm时,因QCI1的切换配置优先级高于QCI2的切换配置优先级,此时使用QCI1的切换策略,基于业务切换至800M频段,而没有使用QCI2的异频切换组0的基于A5切换至800M的切换策略,从而导致VOLTE视频用户容易出现卡顿情况。
2.51.8G与800M速率对比
在相同其它条件不同的电平下进行1.8G与800M下载速率对比,高带宽的1.8G的在RSRP与800M相差较大的情况下的PDCP下行速率远高于低带宽的800M速率,如1.8G的-100dBm速率远高于-80dBm的800M速率、1.8G的-110dBm速率仍明显高于-100dBm的800M速率。
因此,对于有一定速率要求的VOLTE视频业务,应更倾向于使用与QCI8、9一样的切换策略,并需解决QCI1切换优先级较高带来的负面影响。
三、解决方案
通过调整QCI2切换配置优先级,从2改为1,即设置其优先级高于QCI1,解决VOLTE视频用户容易切换至800M问题,QCI2与QCI8、9使用相同切换参数组。
QCI
同频切换参数组
异频切换参数组
切换配置优先级(原配置)
切换配置优先级(优化配置)
1
1
1
1
2
2
0
0
2
1
8
0
0
8
8
9
0
0
8
8
华为参数名
参数名称
参数说明
QciPriorityForHo
切换配置QCI优先级
含义:
该参数表示QCI优先级,对每个标准QCI配置切换算法使用的优先级,数字越大表明优先级越低。
用于切换算法中基于QCI优先级来选择切换参数、基于业务的异频切换中选择目标频点,以及选择系统间切换策略的场景。
在上述场景中的组合业务下,可根据该参数配置决定采用哪个QCI对应的切换参数、对应的目标频点以及对应的切换策略。
该参数仅适用于FDD及TDD。
场景1:
VOLTE语音业务时,仅建立QCI1承载,此时QCI1的切换配置优先级最高,使用QCI1的切换策略。
场景2:
VOLTE视频业务时,建立QCI1、QCI2承载,此时QCI2的切换配置优先级最高,使用QCI2的切换策略,规避前期现网按照QCI1的切换策略容易切换至800M问题。
四、试点优化效果
选取广州番禺簇84进行验证,通过调整QCI2切换配置优先级、从2改为1,调整QCI1切换配置优先级、从1改为1,QCI2使用切换参数组配置与QCI8、9相同。
现场DT测试对比结果如下:
4.1占用频段对比
优化前主要占用低带宽的800M频段,占比98.25%;优化后主要占用高带宽的1.8G频段和2.1G频段,1.8G频段占比72.69%,2.1G频段占比22.46%。
优化前频点
优化后频点
4.2覆盖质量对比
优化前RSRP
优化后RSRP
优化前RSRP均值-77.29dBm,优化后RSRP均值-87.75dBm;优化前800M频段覆盖能力好,且是800M优先的簇,优化前的RSRP均值较高,但覆盖率总体差异不大。
优化前SINR
优化后SINR
优化前SINRP均值-11.75dB,优化后SINR均值9.1dB,优化后SINR有所下降,但覆盖率总体差异不大。
4.3PDCP速率对比
优化前PDCP上行速率
优化后PDCP上行速率
优化前PDCP层上行速率646.22kbps;优化后PDCP层上行速率831.45kbps,优化后PDCP层上行速率较优化前提升28.66%。
优化前PDCP下行速率
优化后PDCP下行速率
优化前PDCP层下行速率649.84kbps;优化后PDCP层下行速率797.4kbps,优化后PDCP层下行速率较优化前提升22.70%。
4.4视频VMOS对比
优化前VMOS
优化后VMOS
优化前VMOS均值3.89,MOS≧3.5的比例94.96%;优化后VMOS均值3.99,MOS≧3.5的比例96.65%,优化后较优化前VMOS均值提升0.1;MOS≧3.5的比例提升1.69%。
4.5小结
调整QCI切换配置优先级策略后,VOLTE视频主用频段由低带宽的800M频段变成高带宽的1.8G和2.1G频段,上下行速率、VMOS均值和VMOS≧3.5占比提升明显。
五、经验总结
VoLTE视频业务上下行均需要1Mbps左右的速率,在现网VoLTE语音策略容易往800M频段切换策略下、尤其是800M业务分层区域,可能导致VOLTE视频用户画面不清晰、卡顿等现象。
本案例通过从切换配置QCI优先级调整,互换QCI2与QCI1切换配置优先级,实现VOLTE视频感知提升,后续建议进行全网推广。
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